水处理沉淀及过滤.ppt

第二章水处理
沉淀
(1)概述
在沉淀池(或叫澄清池)中,在一定时间内沉淀下来的颗粒可以被去除。沉淀池通常为矩形或圆形,水流可以是辐流式或上流式。尽管沉淀池的形式不同,但是其设计上一般分成四个区域:进水区、沉淀区、出水区和污泥储存区。
设置进水区的目的是使水流均匀分布,且使悬浮颗粒通过截面进入沉淀区。进水区包括一系列进水管和挡板。挡板设置在沉淀池1m以下并延伸到池底。在挡板系统后面,水流依进水构造的不同,呈现不同的流动形式,在某些点水流呈均匀分布且水的流速减慢到沉淀区的设计流速。在这些点,进水区终止,沉淀区开始。
平流式沉淀池
上流式沉淀池
Q
导流板
污泥区
进水区
穿孔挡板
出水区
出水堰
沉淀区
出水区
沉淀区
进水区
Q
污泥区
圆形沉淀池污泥收集系统的照片
圆形沉淀池污泥收集系统的示意图
设计良好的挡板系统,,进水区设计是否合理对去除效率有很大影响。
如果进水区的设计不合理,进水流速将无法降低到沉淀区的设计流速。进水区的长度不能加到沉淀区的设计长度中去,两者的长度必须分开设计。
污泥储存区的构造和深度取决于清泥方式、清泥频率和估计的污泥量等参数。所有这些参数都可以估算。
如果沉淀池足够长,则储存深度可由池的底部深度提供,否则必须在进水末端设置污泥斗。
在沉淀池内水流回经过很大的面积。流速缓慢。如果澄清水的输出管道设置在沉淀池的末端,所有的水将会冲进管道,在沉淀池内形成较高流速,从而导致已经沉淀的絮体上升,并混入出水中。絮体洗出的现象称为“冲洗”(scouring)。产生的原因之一是出水区的设计不合理。较理想的方式是设计一系列水槽,以提供较大的面积使水流通过,并减少沉淀池中靠近出水区水流的速度。这些水槽称为堰(weirs)。在堰的后面再将水流导入中央处的渠或管道,输送沉淀后的出水。与轻颗粒相比,重颗粒所需要的堰较短。
典型的堰溢流率
沉淀原理
沉淀区设计需要了解两个重要参数:絮体沉降速率Vs和沉降池运行的设计速率V0。颗粒向下沉降的同时,水流垂直地上升。
颗粒从沉降池底部去除而不会随出水流走的条件: Vs > V0。设计中需要确定颗粒的沉降速率,并将溢流率设定为较低的数值。对于上流式沉降池, V0 = 50% ~ 70% Vs。
V1
Vs
V0
Vs
流速Q,颗粒+液体
沉淀颗粒
V0 = Q/As
表面积As
液体
上流式沉淀池中的沉降情况
V1-水流速率;Vs-颗粒的最终沉降速率
溢流率(overflow rate):水的上升速率,有时也称为表面负荷率,单位为m3/(d • m2),表示单位面积上的流量( m3/d)。可以看成每天每平方米的沉淀池表面积上所流经的水量,与负荷类似。与液体速率相同(m/s)。
理想的平流式沉淀池符合以下三个假设:
①颗粒与水流的流速均匀地分布在沉淀池截面上;
②颗粒均匀分布,沉速不变,等速下沉,水平分速等于v;
③任何颗粒只要接触到池底就认为被去除。
理想的平流式沉淀池中颗粒去除情况
假设一颗粒在A点,若要将其从水中去除,则该颗粒需要有足够大的沉降速度,以确保在水流通过沉淀池的停留时间内能够到达沉淀池的底部,即沉降速度至少应该等于沉淀池的深度除以停留时间:Vs=h/t0。
颗粒的沉降速率必须大于或等于沉降池的溢流率。
Vs=h/t0=h/(V/Q)=hQ/(lw h)=Q/(lw)
而(lw)即为沉淀池的表面积(As)
这表明平流式沉淀池的去除效果
与池的深度无关。
h
l
Vl
Vs
A
平流式沉淀池的去除效果为什么与深度无关?
当颗粒沉降速率Vs大于或等于溢流率V0时,去除该颗粒所需的沉淀池颗粒仅为h/2,如果深度较大时则沉降速率等于V0的颗粒将无法完全去除。不过在较低深度处进入沉淀池的颗粒,可以到达底部,所以会发生部分去除的现象。
2h
l
Vl
Vs
A
h/2
l
Vl
Vs
A